CN114879212A - 基于光时间飞行测量的车身位置传感器 - Google Patents

基于光时间飞行测量的车身位置传感器 Download PDF

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邓仕杰
高朕
张义荣
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Abstract

本发明提供的是一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，由缸体(1)、活塞(2)、光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)、相位检测电路(7)、连接部件(8)、车身(9)和下悬臂(10)组成。本发明可用于汽车车身与下悬臂位置的测量，可以广泛应用在汽车领域。

Description

基于光时间飞行测量的车身位置传感器
技术领域
本发明涉及的是一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，本发明可以广泛应用在汽车领域领域。属于汽车电子技术领域。
背景技术
汽车主动悬挂系统是最近十几年发展起来的由汽车电子控制单元(ECU)控制的一种新型悬挂系统。该系统具有控制车身振动和车身高度的功能，主要能增进汽车操作稳定性、乘坐舒适性等性能。当汽车行驶在起伏路面或者制动时的惯性引起悬架系统中减震器变形，主动悬挂系统会产生一个与惯性相对抗的力，来减少车身位置的变化。
汽车的主动悬挂系统通常主要包括以下几部分：车身位置传感器、电子控制单元、动力源和产生力及力矩的作动器。其中车身位置传感器是检测车身高度变化(车身和下悬臂之间的位移量)并将其转换成电信号反馈至主动悬挂电子控制单元，电子控制单元处理得到位移量并控制作动器，调节车身高度，使车身保持稳定。
本发明公开了一种光时间飞行测量的车身位置传感器该系统可用于汽车车身与下悬臂位置的测量，可以广泛应用在汽车领域。该传感器基于光时间飞行测量方法，系统中车身和下悬臂之前设置一个活塞和缸体，通过时间飞行测量方法对活塞和缸体内的相对位置进行测量进而实现对车身和下悬臂之间位移的测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器该系统可用于汽车车身与下悬臂位置的测量，可以广泛应用在汽车领域。
一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，由缸体(1)、活塞(2)、光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)、相位检测电路(7)、连接部件(8)、车身(9)和下悬臂(10)组成；
本发明是这样实现的：所述缸体(1)通过连接部件(8)与车身(9)固定，活塞(2)通过连接部件(8)与下悬臂(10)固定；光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)和相位检测电路(7)放置与缸体(1)内的顶部，其中光源(3)的输入连接信号驱动(4)的输出，信号驱动(4)输出调制信号驱动光源(3)输出调制光信号同时输出调制信号至相位检测电路(7)的一个输入端；光电探测器(5)的输出连接读出电路(6)的输入，读出电路(6)将输入的光电流信号转化为电压信号；相位检测电路(7)的另一个输入连接读出电路(6)的输出，相位检测电路(7)检测信号驱动(4)输出电信号与读出电路(6)输出电信号之间的相位差。
所述活塞(1)位于缸体(2)内并可以上下滑动，当车身(9)和下悬臂(10)分离时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离增加，当车身(4)和下悬臂(5)接近时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离减少；通过测量活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离，可以得到车身(9)与下悬臂(10)。
所述光源(3)基于激光二极管或者是发光二极管，信号驱动(4)输出调制周期电信号至光源(3)，例如方波信号或者正弦信号，光源(3)输出的光信号呈方波或者正弦变化。
所述活塞(2)的上表面覆盖镜面反射介质，位于第一缸体(1)顶部的光源(3)向活塞(2)的方向照射光线，光线经过镜面反射被位于缸体(1)顶部的光电探测器(5)接收，通过测量光源(3)发射光信号至光电探测器(5)接收到光信号之间的飞行时间并计算可得到活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离。
所述光电探测器(5)基于光电二极管或者雪崩光电二极管，当接收到经活塞(2)反射回的光信号时，光电探测器(5)输出呈周期变化的光电流信号；读出电路(6)的作用是将光电探测器(5)输出的光电流信号放大并转换为光电压信号。
所述光源(3)输出的光信号传播到光电探测器(5)需要一段时间，这就引起了信号驱动(4)输出信号与读出电路(6)输出的信号存在相位差，相位检测电路(7)测量出两路信号之间的相位差，相位差直接决定了飞行时间，经过对所测得的相位差进行一定的处理，可以得到飞行距离，取飞行距离的一半即为车身(9)到下悬臂(10)之间的距离
附图说明
图1是基于光时间飞行测量的车身位置传感器的示意图。它由缸体(1)、活塞(2)、光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)、相位检测电路(7)、连接部件(8)、车身(9)和下悬臂(10)组成。
图2是基于光时间飞行测量的车身位置传感器的实施例示意图。它由由缸体(1)、活塞(2)、光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)、相位检测电路(7)、连接部件(8)、车身(9)和下悬臂(10)组成。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
图2给出了基于光时间飞行测量的车身位置传感器实施例，缸体(1)通过连接部件(8)与车身(9)固定，活塞(2)通过连接部件(8)与下悬臂(10)固定；光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)和相位检测电路(7)放置与缸体(1)内的顶部，其中光源(3)的输入连接信号驱动(4)的输出，信号驱动(4)输出调制信号驱动光源(3)输出调制光信号同时输出调制信号至相位检测电路(7)的一个输入端；光电探测器(5)的输出连接读出电路(6)的输入，读出电路(6)将输入的光电流信号转化为电压信号；相位检测电路(7)的另一个输入连接读出电路(6)的输出，相位检测电路(7)检测信号驱动(4)输出电信号与读出电路(6)输出电信号之间的相位差。
活塞(1)位于缸体(2)内并可以上下滑动，当车身(9)和下悬臂(10)分离时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离增加，当车身(4)和下悬臂(5)接近时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离减少；通过测量活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离，可以得到车身(9)与下悬臂(10)。光源(3)基于激光二极管，信号驱动(4)输出调制周期正弦电信号至光源，光源(3)输出的光信号呈正弦变化。活塞(2)的上表面覆盖镜面反射介质，位于第一缸体(1)顶部的光源(3)向活塞(2)的方向照射光线，光线经过镜面反射被位于缸体(1)顶部的光电探测器(5)接收，通过测量光源(3)发射光信号至光电探测器(5)接收到光信号之间的飞行时间并计算可得到活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离。光电探测器(5)基于光电二极管，当接收到经活塞(2)反射回的光信号时，光电探测器(5)输出呈周期变化的光电流信号；读出电路(6)的作用是将光电探测器(5)输出的光电流信号放大并转换为光电压信号。光源(3)输出的光信号传播到光电探测器(5)需要一段时间，这就引起了信号驱动(4)输出信号与读出电路(6)输出的信号存在相位差，相位检测电路(7)测量出两路信号之间的相位差，相位差直接决定了飞行时间，经过对所测得的相位差进行一定的处理，可以得到飞行距离，取飞行距离的一半即为车身(9)到下悬臂(10)之间的距离。

Claims (6)

1.一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，由缸体(1)、活塞(2)、光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)、相位检测电路(7)、连接部件(8)、车身(9)和下悬臂(10)组成；缸体(1)通过连接部件(8)与车身(9)固定，活塞(2)通过连接部件(8)与下悬臂(10)固定；光源(3)、信号驱动(4)、光电探测器(5)、读出电路(6)和相位检测电路(7)放置与缸体(1)内的顶部，其中光源(3)的输入连接信号驱动(4)的输出，信号驱动(4)输出调制信号驱动光源(3)输出调制光信号同时输出调制信号至相位检测电路(7)的一个输入端；光电探测器(5)的输出连接读出电路(6)的输入，读出电路(6)将输入的光电流信号转化为电压信号；相位检测电路(7)的另一个输入连接读出电路(6)的输出，相位检测电路(7)检测信号驱动(4)输出电信号与读出电路(6)输出电信号之间的相位差。
2.根据权利要求1所述的一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，其特征是：活塞(1)位于缸体(2)内并可以上下滑动，当车身(9)和下悬臂(10)分离时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离增加，当车身(4)和下悬臂(5)接近时，活塞(2)与缸体(1)顶部之间的距离减少；通过测量活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离，可以得到车身(9)与下悬臂(10)。
3.根据权利要求1所述的一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，其特征是：光源(3)基于激光二极管或者是发光二极管，信号驱动(4)输出调制周期电信号至光源(3)，例如方波信号或者正弦信号，光源(3)输出的光信号呈方波或者正弦变化。
4.根据权利要求1所述的一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，其特征是：活塞(2)的上表面覆盖镜面反射介质，位于第一缸体(1)顶部的光源(3)向活塞(2)的方向照射光线，光线经过镜面反射被位于缸体(1)顶部的光电探测器(5)接收，通过测量光源(3)发射光信号至光电探测器(5)接收到光信号之间的飞行时间并计算可得到活塞(1)上表面与缸体(1)内顶部的距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，其特征是：光电探测器(5)基于光电二极管或者雪崩光电二极管，当接收到经活塞(2)反射回的光信号时，光电探测器(5)输出呈周期变化的光电流信号；读出电路(6)的作用是将光电探测器(5)输出的光电流信号放大并转换为光电压信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于光时间飞行测量的车身位置传感器，其特征是：光源(3)输出的光信号传播到光电探测器(5)需要一段时间，这就引起了信号驱动(4)输出信号与读出电路(6)输出的信号存在相位差，相位检测电路(7)测量出两路信号之间的相位差，相位差直接决定了飞行时间，经过对所测得的相位差进行一定的处理，可以得到飞行距离，取飞行距离的一半即为车身(9)到下悬臂(10)之间的距离。
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